Framtida datorteknik baserad på isolerande antiferromagneter går framåt. Elektriskt isolerande antiferromagneter som järnoxid och nickeloxid består av mikroskopiska magneter med motsatt orientering. Forskare ser dem som lovande material som ersätter nuvarande kiselkomponenter i datorer. Fysiker vid Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) i samarbete med Tohoku University i Sendai i Japan, synkrotronkällorna BESSY-II vid Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), och diamantljuskälla, Storbritanniens nationella synkrotron, har visat hur information kan skrivas och läsas elektriskt i isolerande antiferromagnetiska material.

Genom att korrelera förändringen i den magnetiska strukturen, observerad med synkrotronbaserad avbildning, till de elektriska mätningarna utförda vid JGU, det var möjligt att identifiera skrivmekanismerna. Denna upptäckt öppnar vägen mot tillämpningar som sträcker sig från ultrasnabb logik till kreditkort som inte kan raderas av externa magnetfält – tack vare de överlägsna egenskaperna hos antiferromagneter jämfört med ferromagneter. Forskningen har publicerats i Fysiska granskningsbrev .

Antiferromagnetiska material möjliggör potentiellt minneselement mycket snabbare och med högre lagringskapacitet än vad det är tillgängligt nu med konventionell elektronik. Dock, dessa material är mycket svåra att kontrollera och upptäcka, vilket gör skriv- och läsoperationerna i enheter utmanande. I sitt Nobelpristal 1970, Louis Néel beskrev antiferromagnetiska material som intressanta men värdelösa. Man trodde att man bara kan manipulera dessa material med mycket starka magnetfält, som inte kan genereras enkelt och kräver, till exempel, användningen av supraledande magneter. Situationen har förändrats drastiskt under de senaste åren, med rapporter som visar att det är möjligt att effektivt kontrollera antiferromagnetiska material inklusive till och med isolatorer genom elektriska strömmar.

"Vi vet att vi snart kommer att nå gränserna för konventionell elektronik baserad på kisel, på grund av den ständiga tekniska förbättringen. Det är det främsta skälet till att driva forskningen inom spintronik, som syftar till att utnyttja inte bara elektronernas laddning utan även spinnfrihetsgraden, dubbla informationen som bärs och beräknas, " sa Dr Lorenzo Baldrati, Marie Skłodowska-Curie Fellow vid Mainz University och första författare till uppsatsen. "Vår forskning visar att antiferromagnetiska isolatormaterial kan skrivas effektivt och läsas elektriskt, vilket är ett viktigt steg med tanke på applikationer."

Professor Olena Gomonay från den JGU-baserade gruppen av professor Jairo Sinova utvecklade teorin. "Jag njöt av det gemensamma arbetet experimentkollegorna i Mainz. Det var spännande att se hur teori och experiment hjälper varandra att upptäcka nya fysiska mekanismer och fenomen, ", sa Golomay. "Även om vårt arbete fokuserade på endast ett särskilt system, det kan betraktas som ett bevis på principen för familjen av antiferromagnetiska isolatorer. Vi hoppas att den djupa förståelsen av antiferromagnetisk dynamik, som vi uppnådde under detta projekt, kommer att driva framåt det spännande området antiferromagnetisk spintronik och kommer att vara en startpunkt för nya gemensamma projekt från våra grupper."